拱橋

不同標(biāo)準(zhǔn)分類

①按拱圈(肋)結(jié)構(gòu)的材料分：有石拱橋（見石橋）、鋼拱橋、混凝土拱橋、鋼筋混凝土拱橋。

②按拱圈（肋）的靜力圖式分：有無鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱（見拱）。前二者屬超靜定結(jié)構(gòu)，后者為靜定結(jié)構(gòu)。

無鉸拱的拱圈兩端固結(jié)于橋臺(tái)（墩），結(jié)構(gòu)最為剛勁，變形小，比有鉸拱經(jīng)濟(jì)；但橋臺(tái)位移、溫度變化或混凝土收縮等因素對(duì)拱的受力會(huì)產(chǎn)生不利影響，因而修建無鉸拱橋要求有堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)。雙鉸拱是在拱圈兩端設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸支承，鉸可允許拱圈在兩端有少量轉(zhuǎn)動(dòng)的可能。結(jié)構(gòu)雖不如無鉸拱剛勁，但可減弱橋臺(tái)位移等因素的不利影響。三鉸拱則是在雙鉸拱頂再增設(shè)一鉸，結(jié)構(gòu)的剛度更差些，但可避免各種因素對(duì)拱圈受力的不利影響。

發(fā)展歷史

鋼拱橋多數(shù)采用上承式或中承式雙鉸拱形式。無鉸拱因必須有堅(jiān)固的地基，使其應(yīng)用范圍受到限制。世界上跨度超過300米以上的8座鋼拱橋中，只有一座是無鉸箱形肋拱橋，即美國尼亞加拉瀑布上的劉易斯頓-昆斯頓橋，建于1962年，拱跨304.8米。三鉸拱因拱頂有鉸，變形時(shí)有轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對(duì)高速行車不利，且頂鉸構(gòu)造復(fù)雜,維修不便,故只用于較小跨度的鋼拱橋。鋼拱橋的拱肋一般可作成桁架形、箱形或板梁形，分別稱桁拱、箱拱和板拱。

早在1874年美國建成第一座鋼拱橋，即跨越密西西比河的圣路易斯橋(見橋梁工程發(fā)展史)。1931年美國建成跨度503.6米的貝永橋，1932年澳大利亞建成跨度503米的悉尼港橋，均為雙鉸桁架拱。

第二次世界大戰(zhàn)后，栓焊結(jié)構(gòu)（用高強(qiáng)度螺栓連接焊接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)）逐步得到廣泛應(yīng)用，箱形截面的結(jié)構(gòu)得到了發(fā)展。拱橋也不例外。如1956年在加納建成的阿多米橋，為下承式新月形雙鉸桁拱橋，拱跨245米,拱的弦桿采用縱向高強(qiáng)度螺栓連接。捷克斯洛伐克在1967年建成的茲達(dá)科夫橋，為雙鉸鋼箱拱橋，拱跨為330米,兩片箱形拱肋支承在伸出26米的鋼筋混凝土橋臺(tái)上。

另一座較著名的拱橋?yàn)槿鸬?961年建成的阿斯克勒峽灣(Asker"_blank" href="/item/管柱">管柱結(jié)構(gòu)，以求全橋協(xié)調(diào)統(tǒng)一，頗為美觀?？上г摌蛞延?1980年1月18日凌晨在霧中被貨輪撞毀。 世界上最大跨度的鋼拱橋是美國的新河峽谷橋，1977年建成，拱跨為518.2米，全長921米，橋面離峽谷底267米，橋面為公路4車道，是上承式雙鉸鋼桁拱橋。

混凝土拱橋 　是用混凝土代替石料修筑拱圈，其構(gòu)造形式和石拱橋類同。鋼筋混凝土拱橋 　鋼筋混凝土拱橋因鉸的構(gòu)造不易處理，多采用無鉸拱，只在小跨度中使用雙鉸或三鉸拱，以上承式或中承式居多。由于混凝土材料的可塑性，它比鋼拱橋更易造型裝飾,可建成各種造型的拱橋,如多跨的高架峽谷拱橋,不同曲線形(圓弧、橢圓、拋物線、懸鏈線等)的拱橋,以及脫離石拱橋傳統(tǒng)形式的片拱、桁架拱等。

20世紀(jì)上半葉，鋼筋混凝土拱橋的施工方法從費(fèi)用昂貴的落地支架現(xiàn)澆拱肋改成較為經(jīng)濟(jì)的木制或鋼制的拱形支架現(xiàn)澆拱肋,既節(jié)省了施工費(fèi)用,又為跨越寬闊的深河峽谷開拓了應(yīng)用范圍,使跨度紀(jì)錄達(dá)264米。50～70年代由于成功地采用了懸臂拼裝和懸臂灌筑的施工方法，大跨度鋼筋混凝土拱橋得到進(jìn)一步發(fā)展。如1964年建成拱跨304.8米的澳大利亞悉尼港的格萊茲維爾橋，4個(gè)箱形拱肋和拱上結(jié)構(gòu)(立柱、橫梁、橋道縱梁)全部用預(yù)制構(gòu)件拼裝;1966年南斯拉夫用懸臂灌筑法建成拱跨246.3米的希貝尼克橋。世界上最大跨度的鋼筋混凝土拱橋是1980年建成的拱跨390米的南斯拉夫克爾克橋,為上承式無鉸拱公路、管道兩用橋，拱肋為單箱三室截面，橋面下敷設(shè)了17條輸油管、輸水管和工業(yè)管道，采用預(yù)制構(gòu)件，懸臂拼裝施工.

中國拱橋

中國拱橋建筑歷史悠久。在古代橋梁中，以石拱橋?yàn)橹饕獦蛐汀o論在山谷、丘陵、平原和水網(wǎng)地區(qū)，至今仍存在各種風(fēng)采的石拱橋。

20世紀(jì)50年代以來，中國工業(yè)迅猛發(fā)展，采用不同材料、不同體系的拱橋也得到迅速發(fā)展。在鐵路拱橋建設(shè)中，1956年建成包（頭）蘭（州）線東崗鎮(zhèn)黃河單線上承式鋼筋混凝土肋拱橋,拱跨為3孔53米。1959年建成詹（店）東（觀）線丹河上承式鋼筋混凝土拱橋，拱跨增至88米，兩者均為兩片工字形截面拱肋。中國目前最大跨度的鋼筋混凝土鐵路拱橋?yàn)?966年建成的豐(臺(tái))沙（城）線永定河7號(hào)橋，為單線中承式，拱跨150米，拱肋為箱形截面，采用鋼拱架拼裝施工。 在公路、城市橋梁建設(shè)中，如1959年建成湘潭市湘潭橋，為8孔60米上承式拱橋,橫向布置6片高1.6米的工字形拱肋,橋?qū)?1米。70年代后拱橋向更大跨度發(fā)展,主要采用預(yù)制拼裝的鋼筋混凝土拱橋,如四川省的拱跨150米的宜賓馬鳴溪橋，即采用無支架纜索吊裝施工。中國公路上最大跨度的鋼筋混凝土箱形拱橋?yàn)榻ㄓ?982年,拱跨170米的四川渡口寶鼎橋(圖3),最大跨度的公路鋼箱形拱橋?yàn)榻ㄓ?966年的四川渡口市區(qū)金沙江橋,跨度180米。1969年建成的渡口密地栓焊桁架拱橋，跨度也是180米。

在60年代,為適應(yīng)廣大農(nóng)村地區(qū)發(fā)展農(nóng)業(yè)的要求,曾創(chuàng)建一種采用簡易機(jī)具施工的雙曲拱橋。該橋型的主要特點(diǎn)是：拱圈結(jié)構(gòu)化整為零，采用分段拼裝式波形拱肋截面，因其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，安裝方便，形式輕巧，在公路和城市橋梁中曾一度得到廣泛使用。如建于1972年的湖南長沙湘江橋,為8孔76米的鋼筋混凝土雙曲拱橋。隨著建橋技術(shù)的進(jìn)步，施工機(jī)具的改進(jìn)，起重能力的提高，為求得拼裝構(gòu)件更好的整體性，必然會(huì)向較大的拼裝單元發(fā)展。因此70年代后期至今，中國在大跨拱橋中，鋼筋混凝土箱形拱占優(yōu)勢(shì)，而在中、小跨拱橋中，桁架拱橋頗有發(fā)展。桁架拱橋是將拱上結(jié)構(gòu)和拱肋組成桁式結(jié)構(gòu)，常用跨度為20～50米。鋼筋混凝土桁架拱橋已達(dá)60米，如蘇州市郊覓渡橋。但預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱橋最大跨度已達(dá)150米,如1985年建成的貴州劍河公路橋，系帶懸臂的預(yù)應(yīng)力混凝土桁架拱橋。

拱橋由來

中國的拱橋始建于東漢中后期，已有一千八百余年的歷史。它是由伸臂木石梁橋、撐架橋等逐步發(fā)展而成的。在形成和發(fā)展過程的外形都是曲的，所以古時(shí)常稱為曲橋。在古文獻(xiàn)中，還用“囷”、“窌”、“竇”、“甕”等字來表示拱。

拱橋。造型優(yōu)美，曲線圓潤，富有動(dòng)態(tài)感。單拱的如北京頤和園玉帶橋，拱券呈拋物線形，橋身用漢白玉，橋形如垂虹臥波。多孔拱橋適于跨度較大的寬廣水面，常見的多為三、五、七孔，著名的頤和園十七孔橋，長約150米，寬約6.6米，連接南湖島，豐富了昆明湖的層次，成為萬壽山的對(duì)景。河北趙州橋的“敞肩拱”是中國首創(chuàng)，在園林中仿此形式的很多，如蘇州東園中的一座。

拱橋特點(diǎn)

中國建造拱橋的歷史要比以造拱橋著稱的古羅馬晚好幾百年，但中國的拱橋卻獨(dú)具一格。形式之多，造型之美，世界少有。有駝峰突起的陡拱，有宛如皎月的坦拱，有玉帶浮水的平坦的纖道多孔拱橋，也有長虹臥波、形成自然縱坡的長拱橋。拱肩上有敞開的（如大拱上加小拱，現(xiàn)稱空腹拱）和不敞開的（現(xiàn)稱實(shí)腹拱）。拱形有半圓、多邊形、圓弧、橢圓、拋物線、蛋形、馬蹄形和尖拱形，可說應(yīng)有盡有。

孔數(shù)上有單孔與多孔，多孔以奇數(shù)為多，偶數(shù)較少，多孔拱橋，如果當(dāng)某孔主拱受荷時(shí)，能通過橋墩的變形或拱上結(jié)構(gòu)的作用將荷載由近及遠(yuǎn)的傳遞到其它孔主拱上去，這樣的拱橋稱為連續(xù)拱橋，簡稱連拱；江浙水鄉(xiāng)的三、五、七、九孔石拱橋，一般是中孔最大，兩邊孔徑依次按比例遞減，橋墩狹薄輕巧，具有劃一格局，令人欽佩。由于橋孔搭配適宜，全橋協(xié)調(diào)勻稱，自然落坡既便于行人上下，又利于各類船只的航運(yùn)。杭州市城北的拱辰橋是三孔的一例，建于明崇禎四年（1631年）。有的橋孔多達(dá)數(shù)十孔，甚至超過百孔，如1979年發(fā)現(xiàn)的徐州景國橋，就有104孔，估計(jì)它是明清橋梁。多跨拱橋又有連續(xù)拱和固端拱，固端拱采用厚大橋墩，在華北、西南、華中、華東等地都可見到，連續(xù)拱只見于江南水鄉(xiāng)。按建拱的材料分有石拱、木拱、磚拱、竹拱和磚石混合拱。

以承受軸向壓力為主的拱圈或拱肋作為主要承重構(gòu)件的橋梁,拱結(jié)構(gòu)由拱圈(拱肋)及其支座組成。拱橋可用磚、石、混凝土等抗壓性能良好的材料建造;大跨度拱橋則用鋼筋混凝土或鋼材建造,以承受發(fā)生的力矩。按拱圈的靜力體系分為無鉸拱、雙鉸拱、三鉸拱。前二者為超靜定結(jié)構(gòu),后者為靜定結(jié)構(gòu)。無鉸拱的拱圈兩端固結(jié)于橋臺(tái),結(jié)構(gòu)最為剛勁,變形小,比有鉸拱經(jīng)濟(jì)，結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,是普遍采用的形式，但修建無鉸拱橋要求有堅(jiān)實(shí)的地基基礎(chǔ)。雙鉸拱是在拱圈兩端設(shè)置可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸支承,結(jié)構(gòu)雖不如無鉸拱剛勁,但可減弱橋臺(tái)位移等因素的不利影響,在地基條件較差和不宜修建無鉸拱的地方,可采用雙鉸拱橋。三鉸拱則是在雙鉸拱的拱頂再增設(shè)一鉸,結(jié)構(gòu)的剛度更差些,拱頂鉸的構(gòu)造和維護(hù)也較復(fù)雜,一般不宜作主拱圈。拱橋按結(jié)構(gòu)形式可分為板拱、肋拱、雙曲拱、箱形拱、桁架拱。拱橋?yàn)闃蛄夯倔w系之一,一直是大跨徑橋梁的主要形式。拱橋建筑歷史悠久,20世紀(jì)得到迅速發(fā)展,50年代以前達(dá)到全盛時(shí)期。古今中外名橋(如趙州橋、盧溝橋、悉尼港橋、克爾克橋等)遍布各地,在橋梁建筑中占有重要地位,適用于大、中、小跨徑的公路橋和鐵路橋,更因其造型優(yōu)美,常用于城市及風(fēng)景區(qū)的橋梁建筑。

拱橋式樣

拱橋是中國最常用的一種橋梁型式，其式樣之多，數(shù)量之大，為各種橋型之冠，特別是公路橋梁，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國的公路橋中7%為拱橋。由于中國是一個(gè)多山的國家，石料資源豐富，因此拱橋以石料為主。建于公元1990年，跨徑120m的湖南烏巢河大橋，是當(dāng)今世界跨徑第一的石拱橋。中國建造的鋼筋混凝土拱橋的形式更是繁花似錦，式樣之多當(dāng)屬世界之最，其中建造得比較多的是箱形拱、雙曲拱、肋拱、桁架拱、剛架拱等，它們大多數(shù)是上承式橋梁，橋面寬敞，造價(jià)低廉 。

箱形拱主要用于大跨徑。重慶涪陵烏江大橋，跨徑200米，是中國已建成的最大跨徑的箱形拱，跨徑420米的萬縣長江大橋正在設(shè)計(jì)中，它將是世界最大跨徑的鋼筋混凝土拱橋。雙曲拱是中國首創(chuàng)并不斷改進(jìn)的一種新型鋼筋混凝土拱橋，它發(fā)源于江蘇無錫，遍步各地，最大跨徑當(dāng)推河南前河大橋，跨徑150米；桁架拱是在軟土地基上為了減輕自重、改善拱上建筑與主拱圈共同作用，藉桁架原理逐步發(fā)展起來的一種輕型鋼筋混凝土拱橋，適用于中小跨徑橋梁。當(dāng)采用了預(yù)應(yīng)力措施和懸臂拼裝的方法，就形成一種懸臂組合桁架拱橋，正在建造的貴州江界河大橋，主跨330米，是國內(nèi)最大跨徑的在建拱橋。四川宜賓小南門大橋?yàn)榭鐝?40米的中承式肋拱，是中國該種橋型的最大跨徑。剛架拱橋是從簡化拱上建筑著眼，利用斜撐將橋面最不利荷載位置的荷載傳至拱腳，以改善主拱的受力，在江蘇無錫建成了跨越大運(yùn)河的三座跨徑100米的鋼筋混凝土剛架拱。在中國也建有一定數(shù)量的下承式鋼筋混凝土肋拱，其中有的是系桿拱或剛拱剛梁組合拱，后者是跨徑100m米的中承式無鉸拱；中國還修建了一些鋼拱橋及斜腿剛架橋。

中國在建造鋼筋混凝土拱橋的實(shí)踐中進(jìn)行了拱軸線優(yōu)化，混凝土徐變對(duì)混凝土拱內(nèi)力重分布影響、連拱計(jì)算、拱橋荷載橫向分布、各種形式拱橋的設(shè)計(jì)計(jì)算理論的創(chuàng)立與完善、組合裝配式混凝土拱橋的施工控制等研究。為了適應(yīng)在軟土地基上建造混凝土拱橋，提出了組合橋臺(tái)形式與其計(jì)算理論。在拱橋施工方法上也有所創(chuàng)新：如中小跨徑拱橋以預(yù)制拱肋為拱架，少支架施工為主，或采用懸砌方法；大跨徑拱橋則采取縱向分條，橫向分段，預(yù)制拱肋，無支架吊裝，組合拼裝與現(xiàn)澆相組合的施工方法；此外，在采用無支架轉(zhuǎn)體施工方法建造拱橋方面也有不少成功的經(jīng)驗(yàn)。

趙州橋

中國現(xiàn)存最早，并且保存良好的是隋代趙州安濟(jì)橋，又稱趙州橋。橋?yàn)槌ㄩg圓弧石拱，拱圈并列28道，凈跨37.02米，矢高7.23米，上狹下寬總寬9米。主拱券等厚1.03米，主拱券上有護(hù)拱石。在主拱券上兩側(cè)，各開兩個(gè)凈跨分別為3.8米和2.85米的小拱，以宣泄拱水，減輕自重。橋面呈弧形，欄檻望柱，雕刻著龍獸，神采飛揚(yáng)。橋史建于隋.開皇十五年（公元595年）， 完工于隋.大業(yè)元年（公元605年），距今已有1406年。安濟(jì)橋制作精良，結(jié)構(gòu)獨(dú)創(chuàng)，造型勻稱美麗，雕刻細(xì)致生動(dòng)，列代都予重視和保護(hù)。

中國石拱因南北河道性質(zhì)及陸上運(yùn)輸工具不同，所以改造不同。北方大多為平橋（或平坡橋），實(shí)腹厚墩厚拱。南方水網(wǎng)地區(qū)則為駝峰式薄墩薄拱。

盧溝橋

北京宛平盧溝橋在北京廣安門外30里，跨永定河。橋始建于金.大定二十八年（公元1188年），完工于金.明昌三年（公元1192年）。橋全長212.2米，共11孔，凈跨不等，自11.4米至13.45米，橋?qū)?.3米。墩寬自6.5米至7.9米。拱券接近半圓形。橋墩迎水面有尖端鑲有三角鐵柱的分水尖，背水面為削角方形。橋面上石欄桿共269間，各望柱頭上，雕刻有石獅。金代原物簡單統(tǒng)一，自后歷朝改換，制作精良，石獅形態(tài)各異，且有諸多小獅，懷抱背負(fù)，足撫口噙，趣味橫生。橋上及華表柱上等的石獅子，已成為鑒賞重點(diǎn)，亦是統(tǒng)一變化的美學(xué)原則的具體應(yīng)用。盧溝橋早已列為全國文物保護(hù)單位。

楓橋

南方江浙一帶水網(wǎng)地區(qū)，以周行為主。潮汐河流，軟土地基，因此即使是石拱橋亦盡量減輕重量建造為薄墩薄拱。橋孔自單孔多到85孔（江蘇吳江垂虹橋，已塌，尚存殘孔8孔）。

薄拱的拱厚最小僅拱跨的1/66.7，而一般拱厚則為1/20左右。唐.張繼《楓橋夜泊》名詩中的現(xiàn)存楓橋（清代建）也是薄拱。

薄墩之薄，相鄰兩拱券拱石相接，特別是三拱薄墩橋，中孔大、邊孔小，兩岸以踏步上橋。橋成駝峰形，造型美觀。如浙江杭州拱宸橋，創(chuàng)建于明.崇禎四年（公元1631年），清.光緒十一年（公元1885年）重建。中孔凈跨15.8米，兩邊孔各為11.9米。拱券石厚30厘米，為拱跨的1/52.7和1/39.7。中墩厚約1米，合大孔的1/15.8?，F(xiàn)存最長的多孔薄拱薄墩連拱為江蘇蘇州

寶帶橋

寶帶橋始建于唐，歷代多次重修，現(xiàn)存橋共計(jì)53孔，全長316.8米，中間有3孔隆起以通船只，橋?qū)?.1米。橋頭建有石獅、石亭、石塔。

五亭橋

中國古典園林中亦常見石拱橋，既起交通引路作用，更與園林景色有機(jī)結(jié)合，或是主景，或是襯景。如揚(yáng)州瘦西湖中的，就是佳作。此橋也是中國現(xiàn)存唯一的"五亭橋"。

虹橋

中國的木拱橋肇始自宋。宋代.張擇端的《清明上河圖》，在畫面高峰處有都城汴京（現(xiàn)河南開封）跨汴水的一座木拱橋，名為虹橋。為了漕運(yùn)，水中無橋墩，橋采用了宋.明道年間（公元1032至1033年）有一守卒子發(fā)明的"貫?zāi)?架橋，即大木穿插疊架為木拱。虹橋橋跨約18.5米，拱矢 約4.2米，橋面總寬9.6米。橋毀于金元之際，幾百年來一直認(rèn)為已是絕唱。近十多年來調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，隨著北宋南遷，在今浙江、福建山區(qū)中有數(shù)十座古木拱橋，結(jié)構(gòu)與虹橋相類似且有所改進(jìn)，橋跨增加到35米左右。如浙江云和梅崇橋，橋建于清.嘉慶七年（公元1802年）。又如浙江泰順縣的泗溪溪東橋。橋長41.7米，跨徑25.7米，矢 高5.85米，橋?qū)?.86米。橋上建有美麗的廊屋，為了保護(hù)木料，兩側(cè)釘有蓑衣式木板。橋始建于明.隆慶四年（公元1570年）。泰順縣的葉樹陽橋竟存世511年。

虹橋等木拱結(jié)構(gòu)為中國所獨(dú)創(chuàng)，尚有其他別致的結(jié)構(gòu)形式的竹木拱橋，亦與世界同類橋梁有異。

十七孔橋

十七孔橋在頤和園中，這橋有十七個(gè)拱。此橋?yàn)榉轮啤氨R溝橋”所建。

朝天門長江大橋

2009年4月29日，世界第一大跨徑拱橋——重慶朝天門長江大橋通車。它超越了上海盧浦大橋（主跨550米）。重慶朝天門長江大橋位于長江與嘉陵江交匯處，分為主橋、南北引橋、江北橋頭立交、彈子石立交和黃桷灣立交以及引道等幾大部分。大橋全長4.88公里，主橋跨徑552米，為雙層公軌兩用橋，上層為雙向6車道，下層是雙向輕軌軌道。2100433B

剛架拱橋是在雙曲拱橋、桁架拱橋、肋拱橋和斜腿剛構(gòu)橋等基礎(chǔ)上，結(jié)合我國拱橋特點(diǎn)及無支架施工經(jīng)驗(yàn)而發(fā)展起來的新橋型。

剛架拱橋的上部結(jié)構(gòu)是由拱腿與實(shí)腹段合龍后組成裸肋，在裸肋的基礎(chǔ)上架弦桿及斜撐形成剛架拱片；在剛架拱片之間設(shè)置橫系梁；安裝預(yù)制的肋腋板(或微彎板)和懸臂板，現(xiàn)澆混凝土填平層和橋面鋪裝組合而成。

剛架拱橋?qū)儆谟型屏Φ母叽纬o定結(jié)構(gòu)。它具有桿件少、整體性好、自重輕、施工簡便、材料省、對(duì)地基承載力要求比其他拱橋低、造型美觀等優(yōu)點(diǎn)，因此已在我國得到廣泛的應(yīng)用。

如圖1所示，在拱橋的兩個(gè)拱腳和拱的中間各設(shè)一鉸稱為三鉸拱。屬外部靜定結(jié)構(gòu)構(gòu)。因而溫度變化，支座沉陷等不會(huì)在拱內(nèi)產(chǎn)生附加應(yīng)力，故當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件不良，可以采用三鉸拱，但鉸的存在使其構(gòu)造復(fù)雜，施工困難，維護(hù)費(fèi)用高，而且減小了整體剛度降低了抗震能力，因此一般較少使用。